具体描述
本书是根据普通高等院校机电类的教学计划，以及对“单片机原理及其应用”课程的基本要求而编写的教材。内容包括单片机的基本原理、8051系列音片机的结构、MCO-51指令系统、编程技巧、存储器的扩展方法、中断、并口、串口、定时/计数器的结构与原理、功能器件的应用、C语言编程，以及单片机控制系统的硬件设计、软件调试等。由于本课程的实践性较强的课程，所在内容既注意讲述有关单片机的基础理论，也注意介绍在开发应用中会遇到的实际问题。
为适应近年来单片机技术的发展，本书强调功能器件的原理与应用、存储器与接口的串行扩展技术、对PC的串行通信、KEIL C51软件的使用以及有关操作调试方面的内容，同时有不少应用实例，以提高学生开发单片机应用系统的能力。
本书可作为普通高等院校本科机电类专业有关“单片机原理及应用”、“单片机控制系统”、“单片机接口”之类课程的教材，也可以供高职、高专、电大作为教学参考书或教材使用。此外，也可供从事单片机控制系统开发工作的工程技术人员学习参考。
好的，为您提供一个名为《嵌入式系统设计与实践》的图书简介，内容详实，且不提及您原有的图书信息。 --- 《嵌入式系统设计与实践》图书简介 导言：驾驭智能时代的基石 在当今数字化浪潮中，嵌入式系统已渗透到我们生活的方方面面，从智能家电到工业自动化，从医疗设备到汽车电子，无处不在。理解和掌握嵌入式系统的设计、开发与实现，是每一位现代电子工程师、软件工程师乃至产品设计师必备的核心技能。《嵌入式系统设计与实践》旨在提供一套系统、深入且极具工程实战价值的知识体系，帮助读者从理论基础迈向实际应用，真正理解“系统”是如何被构建和优化的。本书并非仅仅停留在某个特定微控制器（MCU）的语法教学上，而是聚焦于跨平台、多架构的通用设计理念、开发流程与优化策略。 第一部分：嵌入式系统基础理论与架构解析 本部分为深入学习奠定坚实的理论基础。我们将首先剖析嵌入式系统的基本构成，明确其与通用计算机系统的本质区别，强调资源受限、实时性与可靠性这三大核心约束。 1. 处理器选型与体系结构（Architecture Deep Dive）： 我们将详细对比分析当前主流的处理器架构，包括但不限于Cortex-M系列、Cortex-A系列，以及特定的RISC-V架构。重点在于理解指令集（ISA）、流水线、存储器访问模式（如Cache的一致性与伪指令集对性能的影响），以及中断控制器（NVIC/GIC）的工作机制。本书将用图示化方式清晰展示不同架构下的执行流程与瓶颈分析。 2. 存储器层次与内存管理： 深入探讨嵌入式设备中常用的存储器类型，如SRAM、DRAM、Flash（NOR/NAND）的特性、读写时序与寿命管理。在涉及运行更复杂操作系统的系统（如基于Cortex-A的系统）时，我们将详述MMU（内存管理单元）的作用，虚拟内存的映射机制，以及如何利用保护模式来确保系统安全性和稳定性。 3. 时钟、复位与电源管理： 系统稳定运行的基石。本书会详细讲解系统级时钟树的配置、PLL（锁相环）的工作原理、电源域的划分与低功耗设计（如睡眠模式、唤醒源管理、动态电压与频率调节DVFS）。 第二部分：实时操作系统（RTOS）的精髓与实践 对于需要精确时间控制和多任务调度的现代嵌入式应用而言，RTOS是不可或缺的软件骨架。本部分将聚焦于RTOS的核心机制，并以FreeRTOS/RT-Thread等主流内核为例进行实战演练。 1. 内核核心机制： 深入讲解任务管理（创建、就绪、阻塞、删除）、上下文切换的原理、调度算法（如固定优先级、轮转、时间片）。我们特别关注竞态条件（Race Condition）的成因与避免，并详述互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）、消息队列（Message Queue）在多任务通信与同步中的精确用法和陷阱。 2. 内存管理与堆栈溢出： RTOS环境下的动态内存分配策略（如块分配器、伙伴系统）的优缺点对比。针对嵌入式系统资源紧张的特点，我们将提供实用的工具和方法来检测和预防常见的堆栈溢出问题，保证系统的长期可靠运行。 3. 中断服务程序（ISR）设计规范： 强调ISR的短小精悍原则，以及如何安全地在ISR与任务之间传递数据，避免中断延迟过高导致系统性能下降。 第三部分：驱动开发与硬件抽象层（HAL）构建 驱动程序是连接软件与硬件的桥梁。本部分侧重于如何编写高效、可移植、健壮的底层驱动。 1. 通用总线协议详解： 深入剖析I2C、SPI、UART等基础通信协议的电气特性和软件实现细节。我们将展示如何编写一个通用的SPI驱动框架，使其能轻松适配不同厂商的传感器芯片。 2. 复杂外设驱动： 重点讲解定时器（Timer）的高级应用，如PWM生成、输入捕获、延迟定时器的实现。同时，详细阐述ADC（模数转换器）的采样率控制、多通道扫描模式以及DMA（直接存储器访问）在数据搬运中的效率优化。 3. 硬件抽象层（HAL）的设计哲学： 如何设计一个清晰、分层的驱动架构，使上层应用代码能够与底层硬件解耦。我们将探讨如何通过配置文件和宏定义，实现驱动代码在不同目标硬件平台间的快速移植性。 第四部分：系统级调试、测试与性能优化 “能跑起来”只是第一步，“稳定运行且高效”才是嵌入式工程的真谛。本部分是本书最具实战价值的部分。 1. 调试利器的高级运用： 熟练使用JTAG/SWD接口进行硬件调试，掌握断点、观察点、寄存器查看、内存映像分析。重点介绍如何利用示波器、逻辑分析仪进行时序验证和协议捕获，实现“软硬结合”的调试方法。 2. 性能分析与瓶颈定位： 介绍软件剖析工具（Profiling）在嵌入式系统中的应用。如何量化代码执行时间，识别热点函数，并使用周期计数器（Cycle Counter）精确测量关键代码段的运行效率。 3. 低功耗系统设计实践： 针对电池供电设备，我们将系统性地介绍电源域控制、外设时钟门控、周期性唤醒机制的实现，并通过实际案例展示功耗优化前后的对比数据。 目标读者 本书适合具备C语言基础的电子工程、自动化、计算机科学等相关专业的学生，以及希望从传统MCU开发转向更复杂嵌入式系统（涉及RTOS、驱动、系统优化）的初中级工程师。阅读本书，你将不仅学会“如何做”，更理解“为什么这样做”。通过大量案例和源代码分析，读者将构建起一个全面且实用的嵌入式系统设计能力框架。
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